CN214956249U - 一种应用在电火花线切割机床上的专用变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用在电火花线切割机床上的专用变频器，涉及变频器技术领域，该应用在电火花线切割机床上的专用变频器，包括：变频消磁器主体部分:用于控制电磁线圈进行消磁；变频消磁器主体部分包括：操作面板，用于显示专用变频器中的数据、错误，以及参数修改；主控驱动板，用于变频器中转换输入电源供给板路各处，并将控制板输出信号转化为具体电机运作的基层板路；端子板，将线路转换为串口导入主控驱动板用以控制变频消磁器的使用；与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本方案在原有的交流消磁器原理基础上增添了诸多智能化控制电路，将原本操作繁琐且耗电过高的交流消磁器复合成一体操作简便节省能源的智能化交流消磁器。

Description

一种应用在电火花线切割机床上的专用变频器

技术领域

本实用新型涉及变频器技术领域，具体是一种应用在电火花线切割机床上的专用变频器。

背景技术

物体的磁化广泛存在于工业生产设备运行的各种领域，它有时能够帮助人类大幅提高工作生产的效率，有时则会在无意间造成设备损耗更甚者造成重大的生产事故。因此为了更好的利用“磁化”的优势方便人们的生产生活，另一种名叫技术“消磁”也随即孕育而生。

目前的消磁手段共有四种：其一利用与磁化工件同等强度但磁性相反的永磁工件强行将其内部达到磁性中和的目的；其二利用直流电源通过不断改变电流走向逐步衰减电流强度达到消磁目的；其三将工件置于通过交变电流的电磁线圈之中，或缓慢拖拽使其通过或控制交变电流强度达到消磁目的；其四是通过加热工件使其有序的磁性粒子在工件中打乱后重新排序，使其达到消磁的目的。

第一种方法因为要选取磁场强度合适的永磁铁工件，其造价和工艺难度不言而喻。且永磁铁在通常情况仅具有一种磁场强度，所处理的磁化工件必然具有局限性。在复杂多变的工厂生产环境中，这种消磁器的使用价值将大打折扣。

第二种方法直流电源衰变消磁的手段，常规情况需要三十次及以上的电流衰变周期才能有效达到消磁目的。且不论直流电源的方向更替电流衰变所需的配套电路的复杂程度和操作问题，在日常运用环境中提取直流电就需要额外的设备支持，这无疑给使用者带来麻烦。

第三种方式常用于目前市面上已知的各种消磁器设备的原理设计之中，但市面上的消磁器大多都是直接通关直接将50HZ交流电直接通入电磁线圈中，利用可控硅继电器等开关直接控制。这种设计方式虽然方便且造价低廉，但同时也带来的操作上的繁琐，以及用电量巨大发热严重等诸多问题。

第四种方法常用于永磁铁的消磁之中，但常规工件加热会给产品带来额外的损耗。这种方式仅限于理论可行方案，日常生产中通常不会用到，四种方法均不能够满足消磁需求的同时操作简便、减少损耗，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用在电火花线切割机床上的专用变频器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种应用在电火花线切割机床上的专用变频器，包括：

变频消磁器主体部分:用于控制电磁线圈进行消磁；

变频消磁器主体部分包括：

操作面板，用于显示专用变频器中的数据、错误，以及参数修改；

主控驱动板，用于变频器中转换输入电源供给板路各处，并将控制板输出信号转化为具体电机运作的基层板路；

端子板，用于负责咬合信号输入输出线，将线路转换为串口导入主控驱动板用以控制变频消磁器的使用；

操作面板和主控驱动板第一端双向连接，主控驱动板第二端和电磁线圈第一端双向连接，主控驱动板第三端和端子板第一端双向连接，电磁线圈第二端和机械硬件第一端双向连接，端子板第二端和机械硬件第二端双向连接，端子板第三端和感应开关双向连接。

作为本实用新型再进一步的方案：主控驱动版包括电源供给电路，电源供给电路包括保护电路、采样电路，保护电路的RELAY端连接主控IC电路的10号端口，采样电路的MCU-DI 端连接主控IC电路的16号端口。

作为本实用新型再进一步的方案：主控驱动版包括驱动电路，驱动电路的UN端连接主控IC电路的17号端口，驱动电路的VP端连接主控IC电路24号端口，驱动电路的UP 端连接23号端口，驱动电路的VN端连接主控IC电路的18号端口。

作为本实用新型再进一步的方案：主控驱动版包括过流过载监测电路，过流过载监测电路的MCU-DI端连接主控IC电路的16号端口，过流过载监测电路的MCU-MI连接主控IC电路的12号端口。

作为本实用新型再进一步的方案：主控驱动版包括输入输出电路，输入输出电路的 MCU-X1端连接主控IC电路22号端口，输入输出电路的MCU-X2端连接主控IC电路的29 号端口，输入输出电路的MCU-OUT-2端连接主控IC电路的3号端口。

作为本实用新型再进一步的方案：主控驱动版包括转换电路，转换电路的MCU-RX端连接主控IC电路的8号端口，转换电路的MCU-TX端连接主控IC电路7号端口。

作为本实用新型再进一步的方案：主控驱动版包括可选电路，可选电路的MCU-OUT-4 端连接主控IC电路的21号端口。

作为本实用新型再进一步的方案：主控驱动版包括主控IC电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本方案在原有的交流消磁器原理基础上增添了诸多智能化控制电路，将原本操作繁琐且耗电过高的交流消磁器复合成一体操作简便节省能源的智能化交流消磁器。

附图说明

图1为一种应用在电火花线切割机床上的专用变频器的原理图。

图2为主控驱动板的电路图。

图3为电源供给电路的电路图。

图4为保护电路的电路图。

图5为采样电路的电路图。

图6为驱动电路的电路图。

图7为过流过载监测电路的电路图。

图8为输入输出电路的电路图。

图9为转换电路的电路图。

图10为可选电路的电路图。

图11为主控IC电路的电路图。

图12为操作面板的电路图。

图13为常见错误方框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：请参阅图1、图2、图12，一种应用在电火花线切割机床上的专用变频器，包括：

变频消磁器主体部分:用于控制电磁线圈进行消磁；

变频消磁器主体部分包括：

操作面板，用于显示专用变频器中的数据、错误，以及参数修改；

主控驱动板，用于变频器中转换输入电源供给板路各处，并将控制板输出信号转化为具体电机运作的基层板路；

端子板，用于负责咬合信号输入输出线，将线路转换为串口导入主控驱动板用以控制变频消磁器的使用；

操作面板和主控驱动板第一端双向连接，主控驱动板第二端和电磁线圈第一端双向连接，主控驱动板第三端和端子板第一端双向连接，电磁线圈第二端和机械硬件第一端双向连接，端子板第二端和机械硬件第二端双向连接，端子板第三端和感应开关双向连接。

在本实施例中：请参阅图3、图4、图5，主控驱动版包括电源供给电路，电源供给电路包括保护电路、采样电路，保护电路的RELAY端连接主控IC电路的10号端口，采样电路的MCU-DI端连接主控IC电路的16号端口。

电源供给电路采用目前非常常见的开关电源连接变压器的形式，这种电路的最大优势便是能有效隔离每一种电源的负极，在部分强电流打入主干路时，有效保护耐压较差的低压电路。

保护电路通过一个水泥电阻YR1接入干路来起到限流承受负载的作用。当专用变频器上电或者出现错误时，下方由主控板信号控制的继电器将会处于断开状态，直接将水泥电阻接在大电容与桥堆之间，较高的电流将直接被水泥电阻限制，超过水泥电阻最大负载的电流也最多烧毁水泥电阻，从而有效保护专用变频器内部其他电子元件。而当电路正常工作时，下方由IC信号控制的继电器则会打开，将水泥电阻短路，从而节省水泥电阻带来的额外功耗。

采样电路接在桥堆之后，直接测量的是通过部分处理之后的大电容电压。通过RV1、 RV2、RV3与RV4四个大阻值的电阻分压，原本大约310V左右的大电容电压被削减到芯片工作电压以内，且因为电阻阻值较大，这样的功率完全在电阻以及芯片的承受范围之内。而芯片的采样口则通过这个位置所测得的AD值通过运算方程大致估算出当前主干路上的电压情况，用作判断欠压高压等异常情况的依据，及时有效的将电压异常状况反馈出去。

在本实施例中：请参阅图6，主控驱动版包括驱动电路，驱动电路的UN端连接主控IC电路的17号端口，驱动电路的VP端连接主控IC电路24号端口，驱动电路的UP端连接23号端口，驱动电路的VN端连接主控IC电路的18号端口。

驱动电路由主控IC电路的端口连接四个高速光耦PH2、HP3、PH4、PH5驱动四组单管输出稳定可靠的变频交流电驱动控制外接的消磁线圈，使其能够按照所需的频率电压变化来实现工件的消磁工作。

在本实施例中：请参阅图7，主控驱动版包括过流过载监测电路，过流过载监测电路的MCU-DI端连接主控IC电路的16号端口，过流过载监测电路的MCU-MI连接主控IC电路的12号端口。

过流过载监测电路从PH4光耦电路的GND附近提取，而后通过两块运放芯片IC3和IC6 的处理后，直接导入主控芯片的采样口中。若换算的最终结果超过所设定的过流过载阈值，将会及时停下设备，并利用控制面板和报警灯提示错误出现。其中框选的区域是过载监测的电路，而过流的则是上方未框选的区域。过载的电流一般设定的阈值将小于过流的阈值，这也是在实际使用过程中的经验之谈。引起过流的很多情况是线路短路或遭遇雷击情况，这时候电流将会迅速增大到一个值；而过载往往是设备超负荷运作后的结果，这个过程往往是缓慢的且具有波动的结果。

在本实施例中：请参阅图8，主控驱动版包括输入输出电路，输入输出电路的MCU-X1 端连接主控IC电路22号端口，输入输出电路的MCU-X2端连接主控IC电路的29号端口，输入输出电路的MCU-OUT-2端连接主控IC电路的3号端口。

输入输出电路利用光耦，将主控IC的信号引脚与外界的信号设备相互隔绝。这种电路相较于其他通过降压来实现的信号输入要更加稳定可靠一些，当外界出现强流冲击时，光耦能有效保护主控板路芯片不受损害，让消磁器主体加适应多变的恶劣工作环境。(注：框选部分为信号输出、其余为信号输入)

在本实施例中：请参阅图9，主控驱动版包括转换电路，转换电路的MCU-RX端连接主控IC电路的8号端口，转换电路的MCU-TX端连接主控IC电路7号端口。

转换电路作用为使芯片与操作面板进行通讯数据交换，因为有光耦三极管的加持，这样的通讯线路往往可以支持相当远距离的通讯控制。而当一方出现乱流冲击等问题时，另一方的芯片也不会因此而损坏。

在本实施例中：请参阅图10，主控驱动版包括可选电路，可选电路的MCU-OUT-4端连接主控IC电路的21号端口。

可选电路用主控IC在运行过程中辅助开启其他如风扇传送带等设备的电路。同时在常规变频消磁器中不会添加此项来增加额外的成本。

在本实施例中：请参阅图11，主控驱动版包括主控IC电路。

主控IC电路(型号：STM8s903k3)的引脚图，其中1脚、4、5、6脚以及26脚均为芯片自身占用的特殊脚位，设计原则上与ST官网资料中的芯片参考电路一致。而8、7两个脚位则与之前通讯数据交换的转换电路中的输入输出相连；12脚则之前介绍的过载监测电路相连；13脚则是与上图电源供给电路的桥堆附近的电压测量电路相连，通过芯片内部的AD采样转换电压数据，让主控IC及时处理高低压等异常电压异常；17、18、23与24 脚则连接驱动电路中的四个高速光耦使驱动电路输出有效可靠的交变电流；10脚控制的是电源供给电路大电容前接入水泥电阻的继电器；3脚则是控制报警灯的输出电路控制脚；而22、29脚则输入输出电路中检测信号的输入脚位；21脚则是可选电路的继电器控制脚位通常处于闲置状态。

本实用新型的工作原理是：使用操作面板，对变频消磁器进行控制，选择需要的电磁线圈的工作电压，输出信号给主控驱动板，主控驱动板将该信号转化为对应的电压大小通过端子板输出给电磁线圈，电磁线圈工作电压改变，电磁线圈通过反向消磁功能来对物件进行消磁，电压大小不同，电池线圈产生的反向消磁强度不同，以此来达到对物件的消磁。

实施例2，在实施例1的基础上，请参阅图13，一种应用在电火花线切割机床上的专用变频器通过软件与内部保护电路相结合共整合了七种常见错误保护，相较于市面通过外加空开保险丝等保护设备而言，这种整合在内部电路的保护可以更加直观有效的将错误信息传达给设备使用者。且在运行的整个过程中实时监控在发现错误苗头时及时中断设备运行并闪起警报灯。保障电气设备以及使用人员的安全，最大程度的设备损坏造成的额外成本。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种应用在电火花线切割机床上的专用变频器，其特征在于：

该应用在电火花线切割机床上的专用变频器，包括：

变频消磁器主体部分:用于控制电磁线圈进行消磁；

变频消磁器主体部分包括：

操作面板，用于显示专用变频器中的数据、错误，以及参数修改；

主控驱动板，用于变频器中转换输入电源供给板路各处，并将控制板输出信号转化为具体电机运作的基层板路；

端子板，用于负责咬合信号输入输出线，将线路转换为串口导入主控驱动板用以控制变频消磁器的使用；

操作面板和主控驱动板第一端双向连接，主控驱动板第二端和电磁线圈第一端双向连接，主控驱动板第三端和端子板第一端双向连接，电磁线圈第二端和机械硬件第一端双向连接，端子板第二端和机械硬件第二端双向连接，端子板第三端和感应开关双向连接。

2.根据权利要求1所述的应用在电火花线切割机床上的专用变频器，其特征在于，主控驱动版包括电源供给电路，电源供给电路包括保护电路、采样电路，保护电路的RELAY端连接主控IC电路的10号端口，采样电路的MCU-DI端连接主控IC电路的16号端口。

3.根据权利要求1所述的应用在电火花线切割机床上的专用变频器，其特征在于，主控驱动版包括驱动电路，驱动电路的UN端连接主控IC电路的17号端口，驱动电路的VP端连接主控IC电路24号端口，驱动电路的UP端连接23号端口，驱动电路的VN端连接主控IC电路的18号端口。

4.根据权利要求1所述的应用在电火花线切割机床上的专用变频器，其特征在于，主控驱动版包括过流过载监测电路，过流过载监测电路的MCU-DI端连接主控IC电路的16号端口，过流过载监测电路的MCU-MI连接主控IC电路的12号端口。

5.根据权利要求1所述的应用在电火花线切割机床上的专用变频器，其特征在于，主控驱动版包括输入输出电路，输入输出电路的MCU-X1端连接主控IC电路22号端口，输入输出电路的MCU-X2端连接主控IC电路的29号端口，输入输出电路的MCU-OUT-2端连接主控IC电路的3号端口。

6.根据权利要求1所述的应用在电火花线切割机床上的专用变频器，其特征在于，主控驱动版包括转换电路，转换电路的MCU-RX端连接主控IC电路的8号端口，转换电路的MCU-TX端连接主控IC电路7号端口。

7.根据权利要求1所述的应用在电火花线切割机床上的专用变频器，其特征在于，主控驱动版包括可选电路，可选电路的MCU-OUT-4端连接主控IC电路的21号端口。

8.根据权利要求2所述的应用在电火花线切割机床上的专用变频器，其特征在于，主控驱动版包括主控IC电路。

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